成体新生齿状回颗粒细胞LTP反转的机制研究
发布时间：2021-08-02 16:23
背景:活动依赖性的突触可塑性——长时程增强（LTP）、长时程抑制（LTD）和LTP反转——通常被认为是成熟大脑中学习和记忆的细胞机制,在这之中N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体和神经发生起重要作用。LTP反转可能是参与介导遗忘和许多精神疾病如精神分裂症的关键因素,然而具体机制仍不清楚。有研究发现LTP反转随动物年龄的增加变得更容易被诱导,而这一过程可能与NMDA受体亚基NR2A和NR2B的相对表达量有关系,但是具体机制尚待进一步研究。精神分裂症模型小鼠中,成体神经发生减少,同时伴随着LTP反转的缺失。此外,成体新生齿状回颗粒细胞（DGCs）发育成熟过程中LTP反转的相关情况仍然未知。因此我们主要探讨LTP反转随个体和成体新生神经元发育过程的变化及其可能机制,以此帮助我们进一步认识以上问题。目的和方法:利用全细胞膜片钳的方法观察成年小鼠新生DGCs成熟以及小鼠个体发育过程中的LTP及LTP反转情况。用逆转录病毒（RV）标记成体新生的DGCs以检测新生神经元的新生时间,从而观察新生神经元不同成熟时期突触可塑性的变化。通过real-time PCR定量检测成体新生神经元不同时期（新生3 ...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
诱导LTP的TBS刺激方案和诱导LTP反转的AS刺激方案
华中科技大学博士学位论文-27-图1：成年小鼠海马DGCs中，LTP能够被紧随其后的刺激所反转。(A)这张图显示的是，通过全细胞膜片钳的方法记录成年小鼠海马DGCs中的EPSPs时刺激电极和记录电极所放置的位置。其中，刺激电极放置于DG区分子层，记录电极放置于DGCs层。(B和C)成年小鼠中成熟DGCs中LTP(B)和LTP反转(C)的情况。顶部显示的是在全细胞膜片钳的记录模式下记录到得典型的EPSPs的电压图。代表性的EPSPs电压图是诱导LTP前后的时间点(1和2)或者LTP反转前后的时间点(1，2和3)的EPSPs。诱导LTP反转的刺激是一个10min的突触前刺激和突触后放电相结合的联合刺激方案（AS，划横线处），并且这个AS刺激是在LTP诱导后10min施加。成年小鼠海马切片上的LTP反转能够在LTP诱导后10min时被成功诱导。(D)成年小鼠海马切片的DGCs上诱导的LTP（空心圆）和LTP反转（实心圆）的汇总图。(E和F)诱导LTP前后不同时间段的EPSPs幅度的平均值（基线：-10-0min，LTP：0-10min，30-40min，50-60min）和诱导LTP反转前后（基线：-10-0min，LTP：0-10min，LTP反转：30-40min）。统计数值表示为平均值±标准差（*表示p<0.05，**表示p<0.01，***表示p<0.001；配对t检验）。
华中科技大学博士学位论文-28-2.LTP反转的时间依赖性。有研究表明，非洲爪蟾的视神经元因为随意视觉输入而导致自发放电造成的LTP反转只有在诱导LTP后的前20min内才能出现[11]。因此，我们尝试在LTP诱导后30min给予AS刺激来观察LTP反转的时间窗情况。我们发现LTP诱导30min后给予AS刺激时LTP反转的程度仅有7.211±28.15％（图2，n=5个细胞）。而LTP诱导后10min给予AS刺激时LTP反转的程度为93.95±16.86％（图2B-C，非配对t检验，与LTP诱导30min后给予AS刺激的LTP反转程度相比较，p=0.0185，n=7个细胞）。说明成年小鼠成熟DGCs诱导LTP后10min内，AS刺激方案才能明显反转LTP，即LTP反转呈时间依赖性模式。图2：LTP反转具有时间依赖性。(A和B)LTP诱导成功30min后，给予AS刺激方案不能成功诱导LTP反转。统计数值表示为平均值±标准差（*表示p<0.05；配对t检验）。(C)从A和图1D统计的不同时间施加AS刺激方案诱导LTP反转程度的统计图。统计数值表示为平均值±标准差（*表示p<0.05；非配对t检验）。3.海马DG区LTP反转需要突触前和突触后机制的共同参与。我们尝试用突触前刺激或突触后放电的单刺激模型来诱导LTP反转，以此观察突触前和突触后刺激是否均为诱导LTP反转所必需。LTP诱导10min后单独给予突触前刺激可瞬时抑制LTP，但在20min后就完全恢复至原始LTP水平（图3A，实心圆，n=6个细胞）。而在诱导LTP10min后单独给予突触后放电时，LTP的幅度没有明显变化（空心圆，n=6个细胞）。即稳定的反转LTP需要突触前和突触后的机制同时参与。之后，我们进一步检测AS对基础突触可塑性的影响。我们在记录EPSPs的基线水平后，给予AS刺激方案来观察其对EPSPs幅度的改变。正如我们所看到的，尽管EPSPs的幅度在前10min的时候有所下
本文编号：3317889
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
诱导LTP的TBS刺激方案和诱导LTP反转的AS刺激方案
华中科技大学博士学位论文-27-图1：成年小鼠海马DGCs中，LTP能够被紧随其后的刺激所反转。(A)这张图显示的是，通过全细胞膜片钳的方法记录成年小鼠海马DGCs中的EPSPs时刺激电极和记录电极所放置的位置。其中，刺激电极放置于DG区分子层，记录电极放置于DGCs层。(B和C)成年小鼠中成熟DGCs中LTP(B)和LTP反转(C)的情况。顶部显示的是在全细胞膜片钳的记录模式下记录到得典型的EPSPs的电压图。代表性的EPSPs电压图是诱导LTP前后的时间点(1和2)或者LTP反转前后的时间点(1，2和3)的EPSPs。诱导LTP反转的刺激是一个10min的突触前刺激和突触后放电相结合的联合刺激方案（AS，划横线处），并且这个AS刺激是在LTP诱导后10min施加。成年小鼠海马切片上的LTP反转能够在LTP诱导后10min时被成功诱导。(D)成年小鼠海马切片的DGCs上诱导的LTP（空心圆）和LTP反转（实心圆）的汇总图。(E和F)诱导LTP前后不同时间段的EPSPs幅度的平均值（基线：-10-0min，LTP：0-10min，30-40min，50-60min）和诱导LTP反转前后（基线：-10-0min，LTP：0-10min，LTP反转：30-40min）。统计数值表示为平均值±标准差（*表示p<0.05，**表示p<0.01，***表示p<0.001；配对t检验）。
华中科技大学博士学位论文-28-2.LTP反转的时间依赖性。有研究表明，非洲爪蟾的视神经元因为随意视觉输入而导致自发放电造成的LTP反转只有在诱导LTP后的前20min内才能出现[11]。因此，我们尝试在LTP诱导后30min给予AS刺激来观察LTP反转的时间窗情况。我们发现LTP诱导30min后给予AS刺激时LTP反转的程度仅有7.211±28.15％（图2，n=5个细胞）。而LTP诱导后10min给予AS刺激时LTP反转的程度为93.95±16.86％（图2B-C，非配对t检验，与LTP诱导30min后给予AS刺激的LTP反转程度相比较，p=0.0185，n=7个细胞）。说明成年小鼠成熟DGCs诱导LTP后10min内，AS刺激方案才能明显反转LTP，即LTP反转呈时间依赖性模式。图2：LTP反转具有时间依赖性。(A和B)LTP诱导成功30min后，给予AS刺激方案不能成功诱导LTP反转。统计数值表示为平均值±标准差（*表示p<0.05；配对t检验）。(C)从A和图1D统计的不同时间施加AS刺激方案诱导LTP反转程度的统计图。统计数值表示为平均值±标准差（*表示p<0.05；非配对t检验）。3.海马DG区LTP反转需要突触前和突触后机制的共同参与。我们尝试用突触前刺激或突触后放电的单刺激模型来诱导LTP反转，以此观察突触前和突触后刺激是否均为诱导LTP反转所必需。LTP诱导10min后单独给予突触前刺激可瞬时抑制LTP，但在20min后就完全恢复至原始LTP水平（图3A，实心圆，n=6个细胞）。而在诱导LTP10min后单独给予突触后放电时，LTP的幅度没有明显变化（空心圆，n=6个细胞）。即稳定的反转LTP需要突触前和突触后的机制同时参与。之后，我们进一步检测AS对基础突触可塑性的影响。我们在记录EPSPs的基线水平后，给予AS刺激方案来观察其对EPSPs幅度的改变。正如我们所看到的，尽管EPSPs的幅度在前10min的时候有所下
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